上回我們介紹了像棉花糖一樣蓬松的行星，以及目前已知的密度最小的系外行星。每立方厘米不到 0.1g 的密度使它成為當(dāng)之無愧的“氣態(tài)行星”。
密度低的行星我們已經(jīng)見識過了，那密度高的行星能有多高呢？
因為這個系列我們的主題是系外行星，所以白矮星、中子星這些恒星殘骸就不提了。畢竟這些天體不屬于行星。作為恒星它們原本的質(zhì)量相對行星要大得多，坍縮后的密度也高得離譜，和行星差了不知道多少個數(shù)量級。
平時說行星的密度一般都是每立方厘米多少多少克，但白矮星的密度是每立方厘米多少多少公斤甚至是多少噸，中子星的密度更是達(dá)到了每立方厘米上億噸。而迄今為止已發(fā)現(xiàn)的系外行星中，密度最大的要數(shù)開普勒-131c，密度只有 78g/cm3，與那些致密的恒星殘骸相比簡直不值一提。
開普勒-131c 是一顆距離我們大約 750 光年，由開普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的一顆 8.25 倍地球質(zhì)量的系外行星。8 倍地球質(zhì)量，說明它屬于超級地球。但是作為一顆超級地球，雖然質(zhì)量大，但它的個頭只有地球的 60%，所以它應(yīng)該有著極高的密度。
雖然它的密度不能和白矮星、中子星這些致密星相比，但是對于一個行星來說，78g / cm3 的密度已經(jīng)非?？鋸埩?。
之前說過，地球作為太陽系內(nèi)密度最大的行星，平均密度大概 5.5g/cm3。即使在內(nèi)核部位，密度估計也就十幾克每立方厘米。
要知道黃金的密度也才 19.32g / cm3，所以哪怕星球是個大金疙瘩，它的密度也不過只有開普勒-131c 的 1/4。
那這顆星球會不會由密度更大的元素構(gòu)成的呢？
可是即使翻遍元素周期表，除去人造元素，金屬鋨（Os）是目前能夠找到的自然界天然存在的密度最大的元素，而它的密度也才 22.59g/cm3。
大體上來說，密度越大的元素通常越是稀有。所以鋨元素是地殼中最稀有的元素之一，含量僅有千億分之五。即使在宇宙中，鋨元素的占比估計也只有千億分之六十，因此鋨可以說是全宇宙最稀有的元素之一?？墒羌词鼓硞€星球完全由鋨構(gòu)成，那它的密度也只有 78g / cm3 的 1/3，可見開普勒-131c 是種什么樣的存在。
那人造元素有沒有可能達(dá)到這個密度呢？
首先，人工制造超重元素通常需要借助粒子對撞機(jī)，通過極高的能量把兩個原子核強(qiáng)行摁到一起。比如目前人工獲得的密度最大的元素金屬??（Hs），它就是用鐵原子核高速撞向鉛目標(biāo)而得到的，密度可以達(dá)到 41g/cm3，幾乎是鋨的兩倍。
但是這種元素通常都具有放射性，非常不穩(wěn)定，半衰期極短，通常只有幾毫秒。即使是相對穩(wěn)定的同位素，它的半衰期也就十幾秒。其實現(xiàn)實中很多類似的人造元素目前都只能搞出來幾個原子，而且立馬就衰變了，想獲得一塊穩(wěn)定的??物質(zhì)幾乎是不可能的。
這么來看的話，你說開普勒-131c 是一個完全由這種放射性元素構(gòu)成的星球，這個可能性有沒有？只能說：有，但實在不多。
如果先不考慮放射性的問題，假如它的密度真這么大的話，到這樣一個星球上會是種什么樣的體驗?zāi)兀?/p>
首先，對于半徑差不多但密度如此高的星球來說，它上面的重力應(yīng)該比地球大得多。如果忽略自轉(zhuǎn)等影響，僅代入重力加速度公式簡單算下可以看出，這樣一個星球的重力加速度大約是地球的 11.7 倍。
g = GM/r^2
8.25/0.84^2 ≈ 11.7g
將近 12 個 g 的重力加速度是個什么概念？
處于高 g 環(huán)境時人體的血液會被壓向一邊，時間稍長不僅體內(nèi)組織會缺氧，同時還會有毛細(xì)血管破裂等風(fēng)險。普通人在 3 個 g 的環(huán)境下稍久一些就可能會昏迷，即使是訓(xùn)練有素的戰(zhàn)斗機(jī)飛行員，如果在超過 8 個 g 的環(huán)境下持續(xù)十幾秒，同樣有失去意識的風(fēng)險。
但是到了這個星球，你將不得不長時間地承受 12 個 g 的重力加速度。這相當(dāng)于一個原本 80 公斤的人突然需要承受將近一噸的體重。
除了重力人類很難承受外，開普勒-131c 上的溫度也十分惡劣。它的母恒星（開普勒-131）是一顆 G 型主序星，無論個頭還是質(zhì)量幾乎和我們的太陽一模一樣。而開普勒-131c 與恒星的距離只有大約 0.17 個天文單位（AU），差不多是水星到太陽的一半。所以在這個星球上，只要是陽光直射的地方，那必定會是好幾百攝氏度的高溫。不過假如它像水星一樣也缺少大氣層，它的背面應(yīng)該會非常“涼爽”，零下一兩百攝氏度應(yīng)該不成問題。
其實在開普勒-131c 的軌道內(nèi)測，還有另一顆行星開普勒-131b。
不過這顆行星的密度就沒有那么離譜，每立方厘米大約只有 6g 左右，看起來和地球差不太多。不過作為一個具有 16 倍地球質(zhì)量的超級地球，它的密度也著實不低。正常情況下，超過 10 倍地球質(zhì)量的行星通常會是類似海王星那樣的氣態(tài)行星，而非高密度的巖質(zhì)行星。
可是這些星球真有這么高的密度嗎？尤其是像開普勒-131c 這種，假如密度真的那么高，那組成它的物質(zhì)如果不是放射性元素的話，那會是什么呢？難道它的一部分內(nèi)核已經(jīng)成了白矮星那樣的電子簡并態(tài)？可是以它的質(zhì)量，完全沒有理由啊。
其實關(guān)于系外行星特征的估算，通常誤差都比較大，尤其是開普勒-131c 這種觀測數(shù)據(jù)不是很充分的情況。它雖然估計有 8.25 個地球質(zhì)量，但是這個數(shù)據(jù)同時也有著 ±5.9 個地球質(zhì)量的誤差。而密度方面雖說是 78g/cm3，但是誤差也達(dá)到了 ±55g。
可是細(xì)想一下，就算我們滿打滿算真的多算了 55g，減掉后它的密度依然高達(dá) 23g / cm3，仍然和金屬鋨一個級別。再考慮到密度的不均勻性，內(nèi)核部位的密度肯定會大一些，所以這個星球到底是由什么物質(zhì)構(gòu)成的，仍然很難解釋。
但是話說回來，畢竟宇宙之大，只要不違背自然規(guī)律，再離奇的事情都可以認(rèn)為是合理的。
本文來自微信公眾號：Linvo 說宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo
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